Transition characteristics of combustion modes for flame spread in solid fuel tube
Transition characteristics of combustion modes for flame spread in solid fuel tube
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固体燃料管内火焰蔓延燃烧模式的转变特性
DOI：
10.1016/j.combustflame.2012.03.001
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发表时间：
2012
影响因子：
4.4
通讯作者：
Tsuneyoshi Matsuoka
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
菅野陽将;黒田一幸;Mizuho Sato;Naotaka Izuo;佐藤瑞穂;Mizuho Sato;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;Tsuneyoshi Matsuoka
本文提供了一个基于 Damköhler 数 (Da) 的新概念来描述固体可燃管中火焰传播的完整过渡行为。通过在大范围内不同管径、环境压力和氧化剂速度下进行的一系列实验，观察到固体燃料管内火焰传播的三种燃烧模式，即以传热为主的燃烧（模式1）、以化学动力学为主的燃烧（模式2）和在极高吹气条件下持续的缓慢燃烧（所谓的“稳定燃烧”：模式3）。先前对管内火焰传播的研究表明，每次转变，从模式 1 到模式 2（转变 1-2）和从模式 2 到模式 3（转变 2-3），分别以等效速度和摩擦速度为特征。同时，对于燃料板上的火焰蔓延，众所周知，这两种转变都可以用 Da 来概括。为了全面了解管内火焰传播的燃烧模式的转变特性，对各种条件下的火焰传播速率进行了实验研究，以阐明决定两种转变的参数。首先，作者引入了层流区域的层流摩擦速度，并揭示了过渡 2-3 分别由层流和湍流流态的层流和湍流摩擦速度决定。通过实验获得 Da 和摩擦速度之间的相关性，表明转变 2-3 是由 Da 决定的。这一发现表明，转变 2-3 对应于在燃料板上观察到的火焰蔓延的吹灭极限。其次，获得了无量纲火焰传播速率与Da之间的相同相关性，并且清楚地表明转变1-2是由Da决定的。总之，两种转变现象在物理上与板上火焰蔓延观察到的现象相同，只是发生的是转变 2-3 而不是吹灭。
This paper provides a new concept based on the Damköhler number (Da) to describe the complete transition behavior found in a flame spread in a solid combustible tube. Through a series of experiments performed with various diameters of the tube, ambient pressure, and oxidizer velocity within a wide range, three combustion modes are observed for the flame spread in a solid fuel tube namely combustion dominated by heat transfer (mode 1), by chemical kinetics (mode 2), and slow combustion sustained under very high blowing conditions (so-called “stabilized combustion”: mode 3). Previous studies on the flame spread in tubes have shown that each transition, from mode 1 to mode 2 (transition 1–2) and from mode 2 to mode 3 (transition 2–3), is characterized by an equivalent velocity and by a friction velocity respectively. Meanwhile, for a flame spread on a fuel plate, it is widely known that both transitions are summarized by the Da. To achieve a comprehensive understanding of the transition characteristics of the combustion modes for the flame spread in the tube, the flame-spread rates under various conditions are experimentally investigated to elucidate the parameters that determine both transitions. First, the authors introduce a laminar friction velocity for the laminar flow region and revealed that transition 2–3 is determined by the laminar and turbulent friction velocity for laminar flow and turbulent flow regime respectively. The correlation between the Da and the friction velocity was experimentally obtained to show that transition 2–3 is consequently determined by the Da. This finding suggests that transition 2–3 corresponds to a blow-off limit that is observed for flame spread on a fuel plate. Second, the same correlation between the non-dimensional flame-spread rate and the Da is obtained, and it clearly showed that the transition 1–2 was determined by the Da. In conclusion, both transition phenomena are physically identical to those observed for on-plate flame spread, except the transition 2–3 occurs instead of the blow-off.
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DOI：
--
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
--
作者：
菅野陽将;黒田一幸;Mizuho Sato;Naotaka Izuo;佐藤瑞穂;Mizuho Sato;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;Tsuneyoshi Matsuoka;松岡常吉;松岡常吉;Tsuneyoshi Matsuoka;Tsuneyoshi Matsuoka
通讯作者：
Tsuneyoshi Matsuoka
DOI：
10.1288/00005537-199407000-00018
发表时间：
1994
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通讯作者：
Chiun